Desarrolladores rusos del MAI han propuesto un método inusual para atomizar los componentes del combustible en un motor de cohete líquido: en lugar de la sección transversal circular habitual del chorro, los autores proponen formar un perfil complejo que gira continuamente a lo largo del canal. Esta solución, según la descripción de la patente, debería aumentar la turbulencia del flujo y mejorar la mezcla de los componentes del combustible.

El diseño se basa en una boquilla con una punta hueca y un casquillo. Un componente pasa bajo presión a través del canal axial de la punta, el segundo, a través del espacio anular entre la punta y el casquillo. En la salida se forma un chorro con una sección transversal no circular, que cambia gradualmente su orientación a medida que avanza el flujo.

Para formar dicho canal, se propone utilizar una superficie de canal de Joachimsthal, una superficie geométrica compleja conocida en matemáticas e ingeniería. En la invención en cuestión, ya no se utiliza como elemento de la carcasa de la estructura, sino para definir la forma de la parte de flujo de la boquilla. La sección transversal del chorro puede girar continuamente en un ángulo total de 30° a 540°.

Para las superficies de segundo y tercer tipo, se propone describir el límite de la sección mediante una ley cosenoidal. El número de lóbulos puede ser 3, 4, 5 o 6, y la relación entre la amplitud de la cosenoidal y el radio base se establece en el rango de 0,4 a 1,3.

La patente reivindica un resultado técnico: un aumento de la energía cinética turbulenta del chorro en 1,5 a 2 veces. En el ejemplo de cálculo proporcionado por los autores, la simulación numérica mostró un aumento de la energía cinética turbulenta promedio en masa en 1,5 veces. Se supone que esto mejorará la mezcla de componentes y aumentará la plenitud de su combustión.

Al mismo tiempo, se trata de una solución técnica patentada. La patente no contiene datos sobre la verificación experimental de la boquilla en un LRE en funcionamiento; el resultado presentado se obtuvo mediante simulación numérica. Por lo tanto, el indicador de 1,5 a 2 veces debe presentarse correctamente como un resultado técnico declarado, y no como una característica confirmada de un motor en funcionamiento.

Para un motor de cohete líquido, la calidad de la atomización es de importancia fundamental: después de salir de la boquilla, el componente líquido debe romperse en gotas y mezclarse con el otro componente. Las condiciones de la combustión posterior y la eficiencia de la cámara dependen de las características de este proceso. 

Lo que dice la física: la idea misma de aumentar la turbulencia cambiando la geometría del canal no contradice la hidrodinámica básica. Sin embargo, la turbulencia adicional no surge de forma gratuita: la energía del flujo se toma de su presupuesto energético total y está asociada con las pérdidas de presión al pasar por la boquilla. Por lo tanto, el valor práctico de la geometría propuesta está determinado por si se puede lograr una atomización de mayor calidad sin un aumento excesivo de las pérdidas hidráulicas. Esto ya es una cuestión de cálculo y experimento.